DE6934501U

DE6934501U - Malbleiterbauelement mit kunststofffuellung.

Info

Publication number: DE6934501U
Application number: DE19696934501
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1969-09-02
Filing date: 1969-09-02
Publication date: 1970-05-14

Description

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SIEMENS AKTIENGESELLSCHAPT München 2, -2.SER1969

Berlin und München Witteisbacherplatz 2

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Halbleiterbauelement mit Kunststofffüllung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Halbleiterbauelement mit einem ein Halbleiterelement gasdicht einschliessenden, Boden, Wand und Deckel aufweisenden becherförmigen Metallgehäuse, mit einer Zuführungselektrode, die durch den Deckel elektrisch isoliert hindurchgeführt ist, mit einem Widerlager auf der Innenseite der Wand, auf dem der Deckel sitzt, und bei dem wenigstens ein Teil der Höhe der Außenseite

der Wand so ausgebildet ist, daß das Gehäuse in eine Ausnehmung eines Montageteiles einpreßbar ist.

Eine solche Anordnung ist beispielsweise in der DAS 1 197 552 beschrieben worden. Bei diesem Halbleiterbauelement sitzt der das Gehäuse abschließende Deckel auf einer auf der Innenseite der Wand befindlichen Sitzfläche und ist mit der Wand durch Verlöten gasdicht verbunden. Der Deckel weist eine Durchführung auf, in der die in das Innere des Halbleiterbauelementes führende Zuführungselektrode gasdicht eingepaßt ist. Die Herstellung eines solchen Halbleiterbauelementes ist wegen des erforderlichen Lötvorganges und der meist aus Preßglas bestehenden Durchführung relativ umständlich und teuer.

In der US-Patentschrift 2 006 932 ist ein Halbleiterbau-

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element beschrieben, bei dem das Halbleiterelement in einem becherförmigen Gehäuse dadurch gasdicht eingekapselt ist, daß das Gehäuse innen ganz mit Kunststoff vergossen ist. Zur unmittelbaren Umhüllung des Halbleiterelementes wird hierbei ein Silicongummi verwendet, während der übrige Teil des Gehäuses mit einem Epoxydharz ausgefüllt ist. Bei diesem Halbleiterbauelement wirkt sich die Füllung mit dem Epoxydharz insofern nachteilig aus» als daß das Epoxydharz keine hohen Temperaturen verträgt. D_amit ist aber der Wirkungsgrad dieses Halbleiterbauelementes beschränkt.

In der DAS 1 149 827 ist auch bereits ein Halbleiterbauelement beschrieben worden, dessen Gehäuse mit einem Kunststoffdeckel abgeschlossen ist. Auf dem Deckel ist eine dünne Kunststoffschicht aufgebracht, die das Innere des Gehäuses gasdicht abschließt. Dieses Halbleiterbauelement ist so aufgebaut, daß sich eine einfache und dennoch mechanisch stabile Verbindung zwischen Deckel, becherförmigem Gehäuse und Zufübrungselektrode erzielen läßt. Das Problem, ein solches Halbleiterbauelement bei relativ hohen Temperaturen zu betreiben, ist in dieser DAS nirgends erwähnt. Außerdem wird bei dem bekannten Halbleiterbauelement der Hauptteil der vom Halbleiterelement erzeugten Wärme über den Boden abgeleitet. Bei einem Halbleiterbauelement der eingangs genannten Gattung wird dagegen die vom Halbleiterelement erzeugte Wärme, hauptsächlich über die Wand äes Halbleiterbauelementes abgeführt. Die zuletzt genannte Lösung ist daher auch aus diesem Grund nicht ohne weiteres auf einpreßbare Dioden übertragbar.

Man könnte daran denken, ein hochbelastbares, einpreßbares Halbleiterbauelement dadurch abzudichten, daß das ganze

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Gehäuse mit hochtemperaturbestänöigera Silicongummi ausgefüllt wird. Diese Lösung ist jedoch insbesondere für Massenartikel, bei denen es auf niedrigen Preis ankommt, nicht durchführbar, da der Preis von Silicongummi relatiν hoch liegt.

Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ein Halbleiterbauelement der eingangs genannten Gattung so zu gestalten, daß für iie Abdichtung selbst dann ein preiswerter Kunststoff ausreicht, wenn es mit Leistungen betrieben wird, die das Halbleiterelement auf eine Temperatur erwärmen, die weit über derjenigen liegt, die der Kunststoff verträgt.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die vom Halbleiterelement abgewandte Seite des Deckels etwa gleich hoch liegt wie oder höher liegt_als die obere Grenze des zum Einpressen ausgebildeten Teiles der Außenseite der Wand, und daß der Deckel an ansich bekannter Weise mit einem Kunststoff gasdicht abgedeckt ist.

Der Kunststoff kann vorzugsweise ein Epoxydharz sein. D<jr Deckel kann aus einem elektrisch isolierenden Kunst- \ stoff bestehen und auf seinem Sita durch ein von der Innenseite der Wand abgestemmtes Metallteil festgespannt sein.

Pur manche Fälle hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn im fertigen Gehäuse die Zuführungselektrode, das Halbleiterelement und der Gehäuseboden aufeinander gepreßt werden. Diese Maßnahme dient zur Stabilisierung der Lotscbichten zwischen Halbleiterelement und Zuleitungselektrode einerseits und Boden und Halbleiterelement andererseits. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Deckel daher so ausgebildet, daß es

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nach dem Festspannen die Zuführungselektrode auf das Halbleiterelement preßt. Dabeikann zwischen der Deckel und Zuführungselektrode eine Feder liegen, die bei Bedarf durch eine der Fora der Zufübrungselektroäe und der Feder angepaßtes isolierendes Druckstück ergänzt werden kann.

Die Erfindung wird anhand ^er Figur näher erläutert.

Das Halbleiterbauelement gemäß der Erfindung weist ein Gehäuse 1 auf, dessen unterer Teil aus einer Wand 2 und einem Boden 3 besteht. Boden und Wand bestehen aus einen elektrisch und thermisch gut leitenden Werkstoff. Auf der Oberseite des Bodens 3 ist ein Halbleiterelement 4 angeordnet, daa mittels Lotscbichten 5 einerseits mit dem Boden 3 und andererseits mit einer Zuführungselektrode 6 stoffschlüssig verbunden ist. Das Halbleiterelement 4 ist von einer geringen Menge hochtemperaturbeständigen Kunststoffes 8, z.B. Silicongummi umgeben, das die Aufgabe bat, insbesondere den gegen Feuchtigkeit empfindlichen ρη-tJbergang des Halbleiterelementes 4 zu schützen, aolange das Gehäuse noch nicht abgeschlossen ist. Auf der Zuführungselektrode 6 liegt eine Feder 12, auf der ein Deckel 9 3iegt. Dieser Deckel besteht aus isolierendem Material, z.B. aus Kunststoff. Der Deckel 9 wird durch ein Teil 11 im Gehäuseinneren festgespannt.

Dieses Teil 11 kann beispielsweise von einem Wandteil mittels eines Stemmwerkzeuges abgestemmt sein. Das Gehäuse wird durch einen Kunststoffmantel 13 nach außen gasdicht abgeschlossen. Durch diesen Kunststoffmantel

115. führt lediglich eine Zuleitung 7 hindurch, die die Zuführungselektrode 6 nach außen führt. Der Deckel 9 ist so in das Gehäuseinnere eingepaßt, daß der Kunststoff nicht in das Gehäuseinnere eindringen kann.

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Das Halbleiterbauelement wird bei Betrieb in eine Ausnehmung eines MontageteilBS 14 eingepreßt. Dazu ißt die Wand 2 über ihren ganzen Umfang mit Erhebungen 15 versehen, die beim Einpressen in die Ausnehmung des Montageteiles 14 gestaucht werden und so durch Kraftschluß eine einwandfrei thermische und elektrische Verbindung mit ^^em Montageteil 14 gewährleisten. Aus der Figur ist ersichtlich, daß die obere Fläche des Deckels 9 höher liegt als die Obergrenze der Wand 2, bis zu der eine kraftschlüssige Verbindung mit dem Montageteil 14 mög-

lieh ist. Daher geht die beim Betrieb des Halbleiter- fj

C 130 bauelementes anfallende Verlustwärme zum größten Teil |

durch Wärmeleitung über die Außenseite der Wand 2 auf 1

das Montageteil 14 über. Die an den Kunststoffmantel 13 }

abgegebene Wärme ist dabei relativ gering, so daß diese 1

•1 aus einem relativ preiswerten Kunststoff, wie einem

Epoxydharz bestehen kann. Die von dem Wandteil 10 ab- _;

gestemmten Teil 11 dienen hierbei als Verankerungen für j?

den Kunststoffmantel, so daß sich dieser nicht von der j

Gehäusewand lösen kann. Die Teile 11 bewirken außerdem, daß die Elektrode 6 einen bestimmten Druck auf die Lotschichten 5 ausübt. Das hat zur Folge, daß diese lotschichten selbst bei häufigen Belastungsschwankungen und j verschiedener Ausdehnungskoeffizienten von Zufuh^ngs- j elektrode 6 und Halbleiterelement 4 einerseits und Boden \ 3 und Halbleiterelement 4 andererseits eine hohe Lebens- ''■■■

dauer erreichen,» Der Deckel 9 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel längs seines Umfanges mit einem Band versehen, der als Zentrierung für die Feder 12 dient. Gleichzeitig dient der Deckel als die Feder gegen die Gehäusewand _;

isolierendes Isolierstück.

10 Patentansprüche ■

1 Figur ^ξ

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Claims

• β · · · ·■· I Schutzanaprüche

1.) Halbleiterbauelement mit einem ein Halbleiterelement gasdicht einschließenden, Boden, 'Wand und Deckel aufweisenden becherförmigen Metallgehäuse, mit einer Zuführungselektrode s die durch den Deckel elektrisch isoliert bindurchgeführt ist, mit einem Widerlager auf der Innenseite der Wand, auf dem der Deckel sitzt, und bei dem wenigstens ein Teil der Höhe der Außenseite der Wand so ausgebildet ist, daß das Gehäuse in eine Ausnehmung des Montageteiles einpreßbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerlager so angeordnet ist, daß die vom Halbleiterelement (4) abgewandte Seite des Deckels (9) etwa gleich hoch liegt wie oder höher liegt als die obere Grenze des zum Einpressen ausgebildeten T_eiles der Außenseite der Wand (2) und daß der Deckel (9) in an sich bekannter V/eise mit einem Kunststoff gasdicht abgedeckt ist.

2.) Halbleiterbauelement nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff ein Epoxydharz ist.

3.) Halbleiterbauelement nach Schutzanspruch 1 dadurch gekennzeic hnet, daß der Deckel (9) aus elektrisch isolierendem Kunststoff besteht.

4.) Halbleiterbauelement nach Schutzanspruch 1 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (9) auf seinem Sitz durch ein von der Innenseite der Wand abgestemmtes Metallteil (11) festgespannt ist.

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5·) Halbleiterbauelement nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichne t,daß der Deckel (9) so ausgebildet ist, daß er nach dem Festspannen die Zufübrungselektrode (6) auf das Halbleiterelement (4) preßt.

6.) Halbleiterbauelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Deckel und Zuführungselektrode eine Feder (12) liegt.

O ^*) Halbleiterbauelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Zuführungselektrode und Feder ein der Form der Zufübrungselektrode und der Feder angepaßtes, die Feder gegen das Gehäuse isolierendes Druckstück liegt.

8.) Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1, 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (9) so ausgebildet ist, daß *äev das Gehäuseinnere gegen den Kunststoff abdichtet.

9.) Halbleiterbauelement nach Anspruch 6 oder 7, d a-

durch gekennzeichne t,daß der H Deckel (9) εο ausgebildet ist, daß er als Zentrierstück für die Feder (12) dient.

10.) Halbleiterbauelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (9) so gestaltet ist, daß er als Druckstück dient.

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